Sistemas de Comunicacion

Ing. Sandra Castro

COMUNICACIN ANALGICA

Contenido: INTRODUCCION

1.1.- Sistemas de Comunicacin

1.2.- Espectro Electromagntico

1.3.- Conceptos bsicos en comunicaciones.

1.3.- Ancho de banda y capacidad de informacin.

1-4.- Modos de Transmisin (Sx, HDx, FDx)

2.- ANALISIS DE SEALES

2.1.- Seales Senoidales

2.2.- Ondas peridicas. Series de Fourier

2.3.- Transformada de Fourier

3.- MODULACION Y DEMODULACION ANALOGICA

3.1.- Modulacin de amplitud AM

3.2.- Modulacin de Frecuencia

3.3.- Modulacin de fase PM

4.- PERTURBACIONES

4.1.- Ruido Elctrico

4.2.- Atenuacin

4.3.- Interferencia

4.4.- Relacin S/N

4.5.- Aplicaciones

INTRODUCCIN

INTRODUCCIN

DEFINICIONES

COMUNICACIN

Proceso en el que cierta cantidad de informacin se transfiere

de un punto (fuente) a otro en el espacio (destino).

SISTEMA DE COMUNICACIN

Totalidad de mecanismo que proporcionan el enlace para la

transferencia de la informacin entre la fuente y el destino.

Sistema de Telecomunicacin: Fuente y el destino estn

separados a una gran distancia.

INTRODUCCIN

Evolucin En 1837 se desarroll el primer sistema electrnico de

comunicaciones (telgrafo).

En 1876 se transfiri por primera vez en forma exitosa la conversacin humana (telfono).

En 1894 se transfiri las seales de radio, dejando de usar los hilos metlicos.

En 1908 invent la vlvula al vaco que permita amplificar seales elctricas.

En 1920 comenz la radio comercial, con estaciones de radio que iniciaron emitiendo seales de amplitud modulada AM.

En 1933 Se invent la modulacin en frecuencia FM, con su emisin comercial en 1936.

Evolucin

Los conceptos y principios de las comunicaciones

electrnicas han cambiado poco desde su introduccin.

Los mtodos y circuitos con que se realizan han sufrido

grandes cambios.

Miniaturizacin, mejor eficiencia, confiabilidad y costos.

Incluyen cable metlico, microondas, satlites y F.O.

SISTEMAS DE COMUNICACIN

OBJETIVO:

Transmitir informacin de un lugar a otro.

Comunicacin electrnica es la transmisin, recepcin y

procesamiento de informacin entre dos o ms lugares

mediante circuitos electrnicos.

Fuente original : analgica o digital.

Todas las fuentes de informacin deben convertirse a energa

electromagntica antes de propagarse a travs de un sistema

de comunicaciones.

Diagrama de un sistemas de comunicaciones

Sistemas de comunicaciones

Punto de origen fuente

Hacia donde va dirigida destino

La informacin mensaje

Los mensajes se transforman en una seal elctrica

transmisible con la ayuda de un transductor.

Transductor: seal sensorial a seal elctrica.

Sistemas de comunicaciones El transmisor irradia la seal a transmitirse.

Para conseguir transmisin fiel, eficiente y efectiva, en el

transmisor se deben realizar varias operaciones a la informacin

(compresin, encripcin, codificacin).

Antes de transmitirse esta debe procesarse de alguna forma

(modulacin) para acoplarse a las caractersticas el canal y lo hace

por medio del uso de onda portadora.

Canal de transmisin

Es el enlace entre el transmisor y receptor.

Involucra el medio de transmisin y ciertos fenmenos que en l

ocurren y que alteran la seal (distorsin, interferencia y ruido)


Medio de transmisin

Transporta la seal desde el transmisor hasta el receptor

(conductores de cobre, fibra ptica o el espacio libre).

Todo medio de transmisin sin importar su tipo introduce

atenuacin (disminucin progresiva de la potencia de la seal

que se tiene conforme aumenta la distancia que recorre dicha

seal).

Si la atenuacin que experimenta la seal es muy grande se

requerir repetidores (analgicos) o regeneradores (digital).


El receptor.

Extrae la seal del canal y entrega al transductor de salida .

La seal debe ser amplificada y debe ser demodulada para

restituir a su forma original.

Tarea (a mano):

Qu es modulacin y para qu sirve?

Qu es una seal portadora?

Cundo uso modulacin?

ESPECTRO ELECTROMAGNTICO

Un sistema de comunicaciones trasfiere informacin de un

lugar a otro, convirtiendo la seal original a energa

electromagntica.

Energa electromagntica se puede propagar en varias

formas:

* Conductor o hilo metlico (voltaje o corriente)

* Espacio libre (ondas de radio)

* Fibra ptica (ondas luminosas)


Espectro electromagntico de frecuencias total, donde se muestran los lugares aproximados

de diversos servicios.

BANDAS DE FRECUENCIAS DEL ESPECTRO

ELECTROMAGNTICO

FRECUENCIAS DE TRANSMISIN

El espectro total til de radiofrecuencias se divide en bandas

de frecuencias ms angostas, a las que se les dan nmeros y

nombres descriptivos.

Algunas de ellas se subdividen a su vez en diversos tipos de

servicios.

Designaciones de banda. ELF

30- 300Hz

Seales de distribucin elctrica y telemetra de frecuencias bajas.

VF

300- 3000Hz

Canales de frecuencia de voz.

VLF

3-30 Khz

Comunicaciones con submarinos.

LF

30 a 300KHz

Navegacin martima y aeronutica.

MF

300KHz a 3 MHz

Emisiones comerciales de radio AM.

HF

3 a 30 MHz.

Con frecuencias llamadas ondas cortas

Radiocomunicaciones en dos sentidos

Designaciones de banda. VHF

30 a 300MHz

Radios mviles, comunicaciones marinas y aeronuticas, emisin comercial en FM, y de televisin canales 2 a 13.

UHF

300 MHz a 3 GHz

Emisin comercial de televisin, canales 14 a 83, telfonos celulares, radar, radio por microondas y satlite.

SHF

3 a 30 GHz

Radiocomunicaciones por microondas y satelitales.

EHF

30 a 300GHz

Casi no se usan para radiocomunicaciones, aplicaciones costosas, complicadas y especializadas.

Designaciones de banda.

Infrarrojo

0,3 a 300THz

Sistemas de gua de proyectiles con blancos trmicos,

fotografa electrnica y astronoma.

Luz visible

Frecuencias electromagnticas captadas por el ojo humano

(0,3 a 3 PHz).

Sistemas de FO.


La energa electromagntica se distribuye en un intervalo casi

infinito de frecuencias.

Frecuencia

Cantidad de veces que sucede un movimiento peridico.

Unidad bsica: Hz

1 hertz = 1 cps


Cuando se manejan ondas de radio se usan adems unidades

de longitud de onda y no de frecuencia.

Ejercicio:

Calcular la longitud de onda en metros para las siguientes

frecuencias: 1 Khz, 100 KHz, 10 Mhz

CONCEPTOS BSICOS DE

COMUNICACIONES DE DATOS

Unidades de medida utilizadas en

Telecomunicaciones

Decibelio dB

Neper Np

Decibelio-miliwatt dBm

Decibelio-Watt dBW

dBmV

S/N

Ejemplos

El decibelio (dB)

Ejercicios:

Calcule el nivel de potencia asignado a:

-39 dBm, 16 dBW, -60dBm

Calcule el valor en dBm y dbW respectivamente de :

250 mW; 0,125 W; 320 W

VELOCIDAD DE TRANSMISIN, DE LA

SEAL, VELOCIDAD DE PROPAGACIN

Velocidad de Transmisin

Velocidad de Seal

2. Velocidad de Seal: (Vs)

Expresada en smbolos por segundo o baudios, constituye la

velocidad de transferencia de la informacin en baudios o la

tasa en smbolos por segundo a la cual los datos son

transmitidos.

Otras denominaciones para la velocidad de seal son: tasa de

smbolos (symbol rate), tasa de baudio (baud rate), velocidad

de codificacin (aplicable para seales digitales codificadas

mediante el uso de algn tipo de lnea) o velocidad de

modulacin (aplicable para seales moduladas).

Velocidad de seal Una vez que los bits se agrupan en smbolos para la

transmisin, a cada uno de estos smbolos se les asigna un nivel de seal para efectos de la transmisin.

A una seal de esta naturaleza digital se la denomina seal multinivel.

El objetivo de trabajar con seales multiniveles es disminuir los requerimientos en ancho de banda para la transmisin.

As el ancho de banda que demandan las seales digitales binarias puede resultar excesivo, para disminuirlo se procede a transformar dicha seal binaria (2 niveles), antes de salir de transmisor, en una seal multinivel (mas de dos niveles).

Velocidad de seal

Velocidad de seal

En conclusin, para una velocidad de transmisin dada, el

ancho de banda requerido se puede disminuir si aumenta el

nmero de niveles M de la seal a transmitirse,

Sin embargo, esto pone un requerimiento mas complicado en

el proceso de deteccin por parte del receptor, as pues ste

en lugar de diferenciar dos posibles niveles durante cada

tiempo de seal, debe distinguir uno de los M posibles

niveles.

El ruido y el nivel de potencia de la seal limitan el valor

prctico de M.

Ejercicio

Si para transmitir una seal digital de dos niveles a una

velocidad de 1kbps se requiere un determinado ancho de

banda; y, si el nmero de niveles aumenta a cuatro,

determinar:

a) La velocidad de seal en ambos casos

b) La relacin entre los anchos de banda requeridos en cada

caso.

Ejercicio:

Velocidad de Propagacin: (Vp)

3. Velocidad de Propagacin

Para que una seal sea esta elctrica, ptica o de radio se

propague de un extremo a otro del medio de transmisin se

requiere de un cierto tiempo (tiempo de propagacin o

retardo de propagacin de seal).

La velocidad de propagacin se refiere entonces a la rapidez

con la que viajan las seales en un determinado medio.

Velocidad de Propagacin: (Vp)

Ejemplo:

Si se transmite un bloque de 1000 bits de datos, determine la

razn entre el retardo de propagacin y el retardo de

transmisin para los siguientes tipos de enlaces:

a) 100m de par trenzado a una velocidad de transmisin de

10 Kbps.

b) 50000 Km de espacio libre (enlace satelital) a una

velocidad de transmisin de 10 Mbps.

Ejemplo

4. TASA DE BITS ERRADOS(BER)

5. ALTERACIONES DE LA SEAL

1. Distorsin

Es la alteracin que experimenta la seal al viajar por un

canal de transmisin, causada por la respuesta imperfecta de

dicho canal a la seal.

2. Interferencia

Una seal interferente es una seal de naturaleza similar a la

deseada .

Medios guiados: acoplamiento elctricos entre pares

trenzados cercanos (cosstalk).

Inalmbrica: seales indeseadas son captadas por antenas.

ALTERACIONES DE LA SEAL 3. RUIDO

Seales indeseables que se introducen a lo largo del trayecto de transmisin.

Ruido es una seal impredecible que altera la seal deseada, generado por causas internas y externas al sistema.

Constituye uno de los principales factores que limitan el desempeo de un sistema de comunicaciones .

Ruido generado por causas externas

Es aquel generado fuera del dispositivo, circuito o medio de transmisin.

1.Ruido generado por el hombre (menores a 500 MHz)

2. Ruido generado por la naturaleza

2.1. Ruido atmosfrico. Generado por disturbios elctricos en la atmsfera terrestre. (menores 20MHz)

2.2. Ruido extraterrestre o espacial. Originado fuera de la atmsfera terrestre. Ruido solar, ruido csmico. (8 MHz y 1.5 GHz).

2. Ruido generado por causas internas.

Generado dentro del dispositivo.

Ruido blanco, ruido trmico o de Johnson (por movimiento trmico de los electrones ).

La densidad de potencia No del ruido blanco es cte. para una temperatura dada.

La densidad de potencia es constante y tiene todas las componentes de frecuencia en igual proporcin , se llama ruido blanco por la analoga con la luz blanca.

N = kT AB (watt)

N= potencia del ruido

K= cte de Boltzman

T temperatura absoluta

AB= ancho de banda (Hz)

Cuando se hable de ruido nos referimos al ruido blanco, toda vez que este es el ruido de mayor consideracin.

ALTERACIONES DE LA SEAL

ANCHO DE BANDA Y CAPACIDAD DE

INFORMACIN

ANCHO DE BANDA

Una de las caractersticas fundamentales de un canal de

transmisin es su ancho de banda.

El AB determina la capacidad del canal para permitir el paso

de una gama de frecuencias.

El AB C

El AB de un sistema debe ser lo suficientemente grande como

para permitir pasar todas las frecuencias significativas de la

seal.

Todos los canales de transmisin tienen un AB limitado y su

costo depende del mismo.

ANCHO DE BANDA El Ancho de banda y el ruido son dos limitaciones de un

sistema de comunicaciones.

AB DE UNA SEAL

Es la diferencia entre las frecuencias mxima y mnima contenidas en la informacin.

AB DE UN CANAL

Es la diferencias entre las frecuencias mxima y mnima que pueden pasar por el canal.

Debe ser de tamao suficiente para pasar todas las frecuencias importantes de la informacin.

Debe ser igual o mayor que el AB de informacin.

Ejemplo: Frecuencias de voz (300 Hz- 3000Hz).

Entonces un canal para frecuencias de voz debe tener un AB mayor o igual a 2700 Hz.

Sistema de transmisin de televisin por cable tiene una banda de paso de 500 a 5000 Hz, su amplitud de banda es 4500 Hz.

Un canal de comunicacin no puede propagar una seal que contenga una frecuencia que cambie con mayor rapidez que la amplitud de banda del canal.

CANAL DE TRANSMISIN

La mxima velocidad de transmisin con la que se puede

transmitir la informacin a travs de un canal de manera

confiable y bajo ciertas restricciones se denomina Capacidad

de canal.

Intervienen dos conceptos relacionados:

Ancho de banda

Relacin seal a ruido.

Capacidad de Informacin

Capacidad de transmisin.

Relacin S/N

existen varias anomalas (ruido, interferencia y distorsin) que

contaminan a una seal que viaja por un determinado canal de

transmisin.

Afectan a la velocidad de transmisin de los datos, dentro de

ellas las ms crticas es el ruido.

Potencia de la seal S, potencia de ruido N.

La mxima velocidad de transmisin a la que se puede

transmitir una seal depende de S/N.

Ejercicio:

Para un canal normal de comunicaciones en banda de voz,

con una relacin de potencias de seal a ruido de (1000) 30

dB y un ancho de banda de 2.7 Khz, el limite de Shannon de

capacidad de informacin es??


CANAL SIN RUIDO

En un canal sin ruido (S/N =) de determinado AB, la

capacidad del canal terica sera , es decir no habra lmite en

la mxima velocidad de transmisin.

Sin embargo en estas condiciones el lmite es impuesto por las

caractersticas de la seal, ms concretamente por el AB de la

seal.

Tasa de Nyquist.


Canal sin ruido

Eficiencia Espectral o Densidad de

Informacin ()

Energa de la Seal por Bit / Densidad de

Potencia de Ruido por Hertz (Eb/No)

Eficiencia Espectral o Densidad de

Informacin ()

MODOS DE TRANSMISIN

MODOS DE TRANSMISIN

Los sistemas electrnicos de comunicaciones se pueden

disear para manejar la transmisin :

Slo en una direccin.

En ambas direcciones:

Slo en una a la vez.

Ambas direcciones al mismo tiempo.

MODOS DE TRANSMISIN

Existen 4 modos de transmisin:

Simplex (SX)

Transmisiones slo en un direccin.

(slo en un sentido, slo recibir o slo transmitir)

Una estacin puede ser transmisor o receptor, pero no ambos

a la vez.

Ej.: la estacin de radio o televisin.

Modos de Transmisin SIMPLEX

Envo en un solo sentido.

MODOS DE TRANSMISIN

Semiduplex (HDx half duplex)

Las trasmisiones se puede hacer en ambas direcciones pero

no al mismo tiempo.

Una estacin puede ser transmisora y receptora pero no al

mismo tiempo.

Ejemplos:

Sistemas radio taxi.

Radios de polica.

Modos de Transmisin

HALF DUPLEX

Envo en ambos sentidos,

pero instantes diferentes. ORIGEN DESTINO

MODOS DE TRANSMISIN

Duplex total (FDX, full duplex)

Transmisiones en ambas direcciones al mismo tiempo.

Una estacin puede transmitir y recibir en forma simultnea,

la que transmite tambin debe ser la que recibe.

Ej: Sistema telefnico.

Modos de Transmisin

FULL DUPLEX

ORIGEN DESTINO

Envo en ambos sentidos,

simultneamente.

MODOS DE TRANSMISIN

Dplex total/ general (F/FDX, de full/full dulpex)

Transmite y recibe en forma simultnea pero no

necesariamente entre las mismas dos estaciones.

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